二十世紀(jì)天文學(xué)

二十世紀(jì)天文學(xué)

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1、二十世紀(jì)天文學(xué)天文學(xué)在二十世紀(jì)的發(fā)展是空前的.現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,使天體物理學(xué)成為天文學(xué)的主流,經(jīng)典的天體力學(xué)和天體測量學(xué)也有新的發(fā)展,人們對宇宙的認(rèn)識達(dá)到了空前的深度和廣度.十九世紀(jì)中葉誕生的天體物理學(xué),一躍而成為天文學(xué)的主流;二十世紀(jì)四十年代后期打開了射電天窗,興起了一門利用波長從毫米到米的電磁輻射研究天體的新學(xué)科;六十年代,航天時代的到來,使天文學(xué)沖破了地球大氣的禁錮,到大氣外去探測宇宙;天文學(xué)開始成為全波段的宇宙科學(xué),使我們得以考察大到150億光年空間深度的天象,并追溯早于150億年前的宇宙事件.二

2、十世紀(jì)天文學(xué)進(jìn)入了黃金時代,正在為闡明地球、太陽和太陽系的來龍去脈、星系的起源和星系的演化、宇宙的過去和未來、地外生命和地外文明等重大課題做出貢獻(xiàn).在二十世紀(jì)上半葉已經(jīng)成熟的經(jīng)典分析方法仍在繼續(xù)發(fā)展.較重要的成果有布朗的月球運動理論和1919年羅斯改進(jìn)的火星運動理論.除分析方法外,二十世紀(jì)初還出現(xiàn)一條新的發(fā)展途徑,這就是龐加萊提出的天體力學(xué)定性理論,其中包括變換理論、特征指數(shù)理論、周期解理論和穩(wěn)定性理論,對以后的天體力學(xué)發(fā)展有較大的影響.十九世紀(jì)紐康證實水星近日點進(jìn)動問題中有超差.這個問題用經(jīng)典力學(xué)再也無法解釋.直

3、到1915年廣義相對論問世后才得到解釋.二十世紀(jì)五十年代以后出現(xiàn)了兩個新的因素.一是人造衛(wèi)星和空間探測器的發(fā)射,向天體力學(xué)提出了新課題,由此并發(fā)展成一個新的學(xué)科分支——天文動力學(xué),專門研究這些飛行器的運動問題.二是電子計算機(jī)的出現(xiàn),使計算的速度和精度有極大的提高,從而使需要繁重計算工作的天體力學(xué)數(shù)值方法得到迅速發(fā)展.此外,六十年代建立的卡姆(KAM)理論,是對定性理論的重大發(fā)展.七十年代,三體問題的拓?fù)鋵W(xué)研究又成為一個活躍的領(lǐng)域.二十世紀(jì)以來,天體測量學(xué)有了飛躍的發(fā)展.國際時間局、國際緯度服務(wù)、國際極移服務(wù)等國際機(jī)

4、構(gòu)的工作,定出全世界統(tǒng)一的時間服務(wù)和極移服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn).天文時計也由擺鐘發(fā)展為石英鐘和原子鐘.這些技術(shù)上的發(fā)展使天體測量的精度大為提高.隨著觀測精度的提高,人們發(fā)現(xiàn)了地球自轉(zhuǎn)的不均勻性,并由此出現(xiàn)了從世界時到歷書時,更進(jìn)到原子時這樣的時間計量系統(tǒng).同時還深入研究了地極的周年擺動、張德勒擺動和長期極移.一個世紀(jì)以來,隨著鏡面材料、精密機(jī)械和自動控制的進(jìn)展,極大地改善和增強(qiáng)了天文學(xué)家的望遠(yuǎn)能力.十九世紀(jì)末,還只有美國利克天文臺一架0.9米反射望遠(yuǎn)鏡,到1978年,口徑2~6米的大型反射望遠(yuǎn)鏡已有23架,另有13架正在建造.

5、施密特1931年發(fā)明的折反射望遠(yuǎn)鏡,一直是探索銀河系和河外深空的有效工具.在十九世紀(jì)末,照相底片是人眼以外唯一有效的輻射接收器.二十世紀(jì)初開始光電光度技術(shù)的實驗.第二次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)多種高效能的光電轉(zhuǎn)換裝置,探測到以往用同樣聚光設(shè)備不可能記錄到的微弱輻射,同時提高了觀測和處理天文底片的自動化程度.多色測光方法是在古老的目視光度測量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,但現(xiàn)在有了新的天體物理含義.采取這種方法獲得關(guān)于天體的表面溫度、顏色、分光能量分布、本征光度、距離、星際紅化等情報.天體多色測光和天體分光光度測量都是以光譜理論為基礎(chǔ)的

6、,是了解天體視向運動、星族屆性、物理參量和化學(xué)成分的最有效方法.約翰遜、摩根、斯特龍根、斯特魯維等都為實測天體物理作出創(chuàng)造性的貢獻(xiàn).1910年,德國的威爾森等測定了恒星溫度,進(jìn)而算出恒星的直徑.另一方面,理論天體物理研究有了新的發(fā)展.愛丁頓、米爾恩、佩恩-加波希金、昌德拉塞卡、史瓦西等人運用理論天體物理方法,卓有成效地探討了恒星大氣理論、恒星和行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、星際物質(zhì)的特性和狀態(tài)、恒星的能源和演化.目前,人們正在用這種方法去解星系世界的過程和演變之謎.太陽是一個典型的恒星.我們對恒星的大氣、內(nèi)核和能源的知識,很多來

7、自太陽.十九世紀(jì)最后十年,美國海耳和法國德朗達(dá)爾分別發(fā)明太陽單色光照相儀和太陽譜線速度儀,從而開始了現(xiàn)代太陽研究的新時期.他們通過單色光觀察太陽的光球和色球,發(fā)現(xiàn)了鈣云(譜斑).在海耳的倡議下,卡內(nèi)基研究所于二十世紀(jì)初籌建了威爾遜山天文臺,安裝了太陽塔和分光設(shè)備,廣泛地巡視太陽,發(fā)現(xiàn)了黑子的磁性和22年的磁周期.巴布科克父子繼承海耳的太陽研究傳統(tǒng),于二十世紀(jì)五十年代初,研制出太陽光電磁像儀,進(jìn)一步推動太陽活動規(guī)律和活動區(qū)物理的探討.1931年法國李奧制成日冕儀,使人們在不發(fā)生日食的時候也能觀察日冕,探索太陽高層大氣

8、.1962~1975年間發(fā)射了8個環(huán)繞地球的軌道太陽觀測臺,1973年天空實驗室進(jìn)入軌道,都為深入認(rèn)識太陽活動和日地關(guān)系提供了空前豐富的資料.半個多世紀(jì)以來,對太陽系天體的地面光學(xué)觀測和研究工作取得顯著成就.1930年,湯博發(fā)現(xiàn)冥王星.在已確認(rèn)的34顆行星衛(wèi)星中,有12顆是二十世紀(jì)探索到的.1978年以來又發(fā)現(xiàn)某些小行星也有衛(wèi)星.空間天文時代的到來,使太陽系

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